一种纳米纤维基多功能水凝胶及其制备方法和在药物递送中的应用转让专利
申请号 : CN202211457481.X
文献号 : CN115700260A
文献日 : 2023-02-07
发明人 : 何辉 , 陈智平 , 王磊 , 朱红祥 , 何永惠 , 李浩源 , 夏思源 , 董蝶 , 石孝坤 , 谢珍
申请人 : 广西大学
摘要 :
本发明公开一种纳米纤维基多功能水凝胶及其制备方法和在药物递送中的应用。所述水凝胶是通过在羧基化纳米纤维素纤维基体上引入高密度氨基，进而引入酚羟基，制备可选择性检测Fe3+的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料，在检测Fe3+的同时，富集Fe3+在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得可进一步检测丁酰胆碱酯酶的递推式纳米纤维基检测材料并在检测丁酰胆碱酯酶活性的过程中，在材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，再将其与肿瘤治疗药物、水溶性壳聚糖和海藻酸钠混合，形成纳米纤维基多功能水凝胶。该水凝胶兼具检测、肿瘤药物递送和多模治疗肿瘤于一体。
权利要求 :
1.一种纳米纤维基多功能水凝胶，其特征在于，以羧基化纳米纤维素纤维为基体，在其
3+
表面引入高密度的氨基，再引入酚羟基，制备可选择性检测Fe 的富含酚羟基型纳米纤维基
3+ 3+
检测材料，在检测Fe 的同时，富集Fe 在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得可进一步检测丁酰胆碱酯酶的递推式纳米纤维基检测材料，并在检测丁酰胆碱酯酶活性的过程中，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成具有近红外响应性能的普鲁士蓝纳米颗粒，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，再将其与肿瘤治疗药物、水溶性壳聚糖和海藻酸钠混合，形成纳米纤维基多功能水凝胶；
所述的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料是在羧基化纳米纤维素纤维表面接枝聚乙烯亚胺，再进一步接枝没食子酸制备得到；
所述的羧基化纳米纤维素纤维是由生物质纸浆纤维经过高碘酸钠氧化和TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系氧化制备得到，羧基化纳米纤维素纤维上具有大量的羧基基团。
2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维基多功能水凝胶，其特征在于，所述生物质纸浆纤维为漂白纸浆纤维，漂白纸浆纤维为漂白蔗渣纸浆纤维、漂白针叶木纸浆纤维、漂白阔叶木纸浆纤维中的一种或多种混合。
3.一种纳米纤维基多功能水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下的方法制备得到：S1.羧基化纳米纤维素纤维的制备：采用高碘酸钠将生物质纸浆纤维的纤维素结构单元的C2和C3上的羟基选择性氧化为醛基，制备双醛纤维；然后采用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系将双醛纤维的纤维素结构单元的C2、C3上的醛基和C6上的羟基氧化为羧基，通过控制反应条件来调控氧化程度，制备羧基化纳米纤维素纤维；所述生物质纸浆纤维为漂白纸浆纤维，漂白纸浆纤维为漂白蔗渣纸浆纤维、漂白针叶木纸浆纤维、漂白阔叶木纸浆纤维中的一种或多种混合。
S2.富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备：以羧基化纳米纤维素纤维为基体，通过酰胺化反应引入聚乙烯亚胺，制备氨基修饰的纳米纤维素纤维，再利用其氨基与没食子酸的羧基反应，引入酚羟基，制得富含酚羟基型纳米纤维基检测材料；
S3.递推式纳米纤维基检测材料的制备：利用富含酚羟基型纳米纤维基检测材料检测
3+ 3+ 3+
Fe ，实现对低浓度Fe 的选择性检测，同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶；
S4.近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备：利用碘代丁硫胆碱碘化物的丁酰
3+ 2+
胆碱酯酶的酶解产物噻胆碱将富集在递推式纳米纤维基检测材料表面的Fe 还原为Fe ，再与铁氰化钾溶液在酸性条件下反应，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，普鲁士蓝纳米颗粒在近红外光区域具有高吸收性，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料；
S5.纳米纤维基多功能水凝胶的制备：将近红外响应型纳米纤维基光热效应材料、肿瘤治疗药物、水溶性壳聚糖均匀地分散在水中，然后在室温搅拌条件下，加入海藻酸钠，形成纳米纤维基多功能水凝胶。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1羧基化纳米纤维素纤维的制备，具体操作为：将生物质纸浆纤维加入水中，充分搅拌至纤维素在水中分散均匀，按顺序分别加入TEMPO、NaBr，再加入NaClO，然后在室温下进行搅拌，用NaOH调节反应体系pH为
10，直到反应体系的pH值保持不变，即为反应的终点，加入无水乙醇终止反应，将产品离心，清洗，直至上清液为中性，冷冻干燥，所得产物即为羧基化纳米纤维素纤维，其羧基含量为
1.4mmol/g；所述生物质纸浆纤维、TEMPO、NaBr、NaClO的添加量比例为2.0～8.0g:0.032～
0.128g:2.0～8.0g:3.55～14.20mL；相对应的TEMPO浓度为0.1～0.4mmol/g，NaBr浓度为1～4mmol/g，NaClO浓度为6～24mmol/g。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备具体操作为：向羧基化纳米纤维素纤维中加入水，超声使其分散均匀，然后按顺序加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺，再加入聚乙烯亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应，反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，所得产品为氨基修饰的纳米纤维素纤维；将所得的氨基修饰的纳米纤维素纤维与水混合，超声使其分散均匀，再加入没食子酸，然后按顺序加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应，反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，
3+ ‑10
所得产品即为富含酚羟基型纳米纤维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/
3+
L，实现了对Fe 的痕量检测；所述羧基化纳米纤维素纤维、聚乙烯亚胺、没食子酸的添加量比例为1.0～5.0g:2.0～10.0g:1.0～5.0g。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3递推式纳米纤维基检测材料的制备具体操作为：将富含酚羟基型纳米纤维基检测材料均匀分散于水中，制备浓度为
0.1mg/mL的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液，将富含酚羟基型纳米纤维基检测材
3+
料储备液和不同浓度的Fe 水溶液按体积比1:5～5:1的比例混合后，室温下测试混合液在
3+
196nm处的紫外吸收强度，计算得到富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，
3+
原位制得递推式纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶，控制不同的Fe 水溶液
3+
浓度，可调控富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，从而调控对丁酰胆碱酯酶的检测限范围。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备具体操作为：将20～40μL浓度为50～100mmol/L的底物碘代丁硫胆碱–1碘化物BuTCh溶液添加到96孔板中的20～40μL浓度为4000～16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液中，在37℃下孵育30min，然后加入0.01～0.02g的递推式纳米纤维基检测材料，再孵育10min，最后将20～40μL浓度为5～10mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60～120μL浓度为
10～20mmol/L的醋酸‑醋酸钠缓冲液与孔板中的溶液混合均匀，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，采用808nm近红外激光照射3min，然后记录温度变化，通过温度变化判断丁酰胆碱酯酶的活性，近红外响应的温度越高，丁酰胆碱酯酶的活性越高。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5纳米纤维基多功能水凝胶的制备具体操作为：将近红外响应型纳米纤维基光热效应材料、肿瘤治疗药物和水溶性壳聚糖均匀地分散在水中，然后在室温搅拌条件下，加入海藻酸钠，制得纳米纤维基多功能水凝胶；其中近红外响应型纳米纤维基光热效应材料、水溶性壳聚糖、海藻酸钠、肿瘤治疗药物在水凝胶中的质量百分数分别为0.1～1wt％、0.1～2wt％、0.001～0.01wt％、0.05～
1wt％；所述的肿瘤治疗药物为阿霉素、姜黄素、莫西沙星、维罗非尼中、喜树碱的一种或者多种混合。
9.权利要求1或2所述的纳米纤维基多功能水凝胶或权利要求3～8任一项所述的制备方法制备得到的纳米纤维基多功能水凝胶在抗癌药物递送以及肿瘤治疗中的应用，所述纳米纤维基多功能水凝胶的药物负载量可控且最高载药量可达600mg/g，在24h内的药物缓释率高达50％，在48h内的药物缓释率高达95％，可以制备成注射型水凝胶和用于伤口治疗的水凝胶，可通过近红外响应实现药物的控释，实现对体内、外肿瘤的光热化学治疗。
说明书 :
一种纳米纤维基多功能水凝胶及其制备方法和在药物递送中
的应用
技术领域
[0001] 本发明属于生物质纤维改性技术领域，具体涉及一种纳米纤维基多功能水凝胶及其制备方法和在药物递送中的应用。
背景技术
[0002] 血液中相关酶的活性、金属离子的含量异常变化等会引发癌症。
[0003] 血液中过高的三价铁离子会使脂质过氧化，从而使人氧化系统与抗氧化系统失衡，进而破坏DNA，引发癌变。传统的三价铁离子的检测方法程序复杂、分析耗时、成本高、专业性强，严重阻碍了其实际应用。近年来开发了很多种新型方法，其中固体基功能比色检测方法简便、便于携带、肉眼可见颜色变化、有效现场识别重金属，易回收。除了三价铁离子之外，血清中的丁酰胆碱酯酶的活性过低也会引发癌症等疾病。但是检测丁酰胆碱酯酶活性的传统方法程序复杂，分析耗时，成本高，所需要操作的专业性强等，而光热效应即时检验平台因为其高灵敏度、可靠性简便性低成本，成为了检验丁酰胆碱酯酶活性的新型诊断技术。血清中的三价铁离子浓度和丁酰胆碱酯酶的活性的灵敏性与材料相对应的特异性官能团密度息息相关。
[0004] 对于癌症的研究不能仅仅停留在检测的层面，进而关注于肿瘤组织的治疗。临床实践中通常使用化学疗法治疗癌症，但是它具有毒性副作用，治疗效率低以及治疗不可控。可注射型水凝胶是改善这些问题的策略。可注射型水凝胶这类材料因为其多孔结构，高吸水率(通常为70–99％)与人体组织相似以及其机械和流动特性的可调性赋予了药物生物相容性和包封潜能，使其适合于药物递送。水凝胶可以形成一个药物洗脱库缓慢释放药物分子，同时在较长的时间内保持较高的局部浓度。然而单模治疗手段已经远远不能满足肿瘤的治疗。光热治疗是近年来的研究热点，光热治疗是在肿瘤组织中注入具有高光热转换效率的材料并施加外部光源(通常是近红外辐射)。因为只有在特定的激光照射时间和位置，才会有光热转换作用，由此产生的高温可以实现对癌细胞杀灭时间和空间的双重控制，其次局部热量会改善细胞的新陈代谢和细胞膜的通透性,光辐射会促进抗癌药物的吸收。然而，传统的水凝胶系统负载抗癌药物和光热剂的效率低。
[0005] 因此需要寻找一种既能提升检测血清中的三价铁离子浓度和丁酰胆碱酯酶的活性的灵敏性也能增强水凝胶对抗癌药物和光热剂的负载能力的载体基材是当务之急。
[0006] 纳米纤维素纤维来源丰富，低成本，包含大量易于改性的基团，表面电荷，高孔隙率，有利于吸附和收集重金属离子和活性分子的高比表面积。此外，纳米纤维素纤维具有出色的生物相容性并能相互交织形成纳米笼和3D网络结构以更好更多的固定抗癌药物和光热剂。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种纳米纤维基多功能水凝胶及其制备方法，在制备过程3+
中所获得材料具有对Fe 浓度特异性检测、递推式检测丁酰胆碱酯酶活性、抗癌药物递送以及肿瘤治疗性能。
中所获得材料具有对Fe 浓度特异性检测、递推式检测丁酰胆碱酯酶活性、抗癌药物递送以及肿瘤治疗性能。
[0008] 本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：
[0009] 一种纳米纤维基多功能水凝胶，是以羧基化纳米纤维素纤维为基体，在其表面引3+
入高密度的氨基，再引入酚羟基，制备可选择性检测Fe 的富含酚羟基型纳米纤维基检测材
3+ 3+
料，在检测Fe 的同时，富集Fe 在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得可进一步检测丁酰胆碱酯酶的递推式纳米纤维基检测材料，并在检测丁酰胆碱酯酶活性的过程中，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成具有近红外响应性能的普鲁士蓝纳米颗粒，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，再将其与肿瘤治疗药物、水溶性壳聚糖和海藻酸钠混合，形成纳米纤维基多功能水凝胶；
入高密度的氨基，再引入酚羟基，制备可选择性检测Fe 的富含酚羟基型纳米纤维基检测材
3+ 3+
料，在检测Fe 的同时，富集Fe 在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得可进一步检测丁酰胆碱酯酶的递推式纳米纤维基检测材料，并在检测丁酰胆碱酯酶活性的过程中，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成具有近红外响应性能的普鲁士蓝纳米颗粒，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，再将其与肿瘤治疗药物、水溶性壳聚糖和海藻酸钠混合，形成纳米纤维基多功能水凝胶；
[0010] 所述的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料是在羧基化纳米纤维素纤维表面接枝聚乙烯亚胺，再进一步接枝没食子酸制备得到；
[0011] 所述的羧基化纳米纤维素纤维是由生物质纸浆纤维经过高碘酸钠氧化和 TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系氧化制备得到，羧基化纳米纤维素纤维上具有大量的羧基基团。
[0012] 所述的生物质纸浆纤维为漂白纸浆纤维，漂白纸浆纤维为漂白蔗渣纸浆纤维、漂白针叶木纸浆纤维、漂白阔叶木纸浆纤维中的一种或多种混合。
[0013] 本发明的一种纳米纤维基多功能水凝胶的制备方法，包括以下的方法制备得到：
[0014] S1.羧基化纳米纤维素纤维的制备：采用高碘酸钠将生物质纸浆纤维的纤维素结构单元的C2和C3上的羟基选择性氧化为醛基，制备双醛纤维；然后采用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系将双醛纤维的纤维素结构单元的C2、C3上的醛基和C6上的羟基氧化为羧基，通过控制反应条件来调控氧化程度，制备羧基化纳米纤维素纤维；所述生物质纸浆纤维为漂白纸浆纤维，漂白纸浆纤维为漂白蔗渣纸浆纤维、漂白针叶木纸浆纤维、漂白阔叶木纸浆纤维中的一种或多种混合。
[0015] S2.富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备：以羧基化纳米纤维素纤维为基体，通过酰胺化反应引入聚乙烯亚胺，制备氨基修饰的纳米纤维素纤维，再利用其氨基与没食子酸的羧基反应，引入酚羟基，制得富含酚羟基型纳米纤维基检测材料；
[0016] S3.递推式纳米纤维基检测材料的制备：利用富含酚羟基型纳米纤维基检测材料3+ 3+ 3+
检测 Fe ，实现对低浓度Fe 的选择性检测，同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶；
检测 Fe ，实现对低浓度Fe 的选择性检测，同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶；
[0017] S4.近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备：利用碘代丁硫胆碱碘化物的3+
丁酰胆碱酯酶的酶解产物噻胆碱将富集在递推式纳米纤维基检测材料表面的Fe 还原为
2+
Fe ，再与铁氰化钾溶液在酸性条件下反应，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，普鲁士蓝纳米颗粒在近红外光区域具有高吸收性，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料；
丁酰胆碱酯酶的酶解产物噻胆碱将富集在递推式纳米纤维基检测材料表面的Fe 还原为
2+
Fe ，再与铁氰化钾溶液在酸性条件下反应，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，普鲁士蓝纳米颗粒在近红外光区域具有高吸收性，制得具有近红外响应型纳米纤维基光热效应材料；
[0018] S5.纳米纤维基多功能水凝胶的制备：将近红外响应型纳米纤维基光热效应材料、肿瘤治疗药物、水溶性壳聚糖均匀地分散在水中，然后在室温搅拌条件下，加入海藻酸钠，形成纳米纤维基多功能水凝胶。
[0019] 具体地，所述步骤S1羧基化纳米纤维素纤维的制备，具体操作为：将生物质纸浆纤维加入水中，充分搅拌至纤维素在水中分散均匀，按顺序分别加入TEMPO、NaBr，再加入 NaClO，然后在室温下进行搅拌，用NaOH调节反应体系pH为10，直到反应体系的pH值保持不变，即为反应的终点，加入无水乙醇终止反应，将产品离心，清洗，直至上清液为中性，冷冻干燥，所得产物即为羧基化纳米纤维素纤维，其羧基含量为1.4mmol/g；所述生物质纸浆纤维、TEMPO、NaBr、NaClO的添加量比例为2.0～8.0g:0.032～0.128g:2.0～8.0 g:3.55～14.20mL；相对应的TEMPO浓度为0.1～0.4mmol/g，NaBr浓度为1～4mmol/g， NaClO浓度为6～24mmol/g。
[0020] 具体地，所述步骤S2富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备具体操作为：向羧基化纳米纤维素纤维中加入水，超声使其分散均匀，然后按顺序加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺，再加入聚乙烯亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应，反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，所得产品为氨基修饰的纳米纤维素纤维；将所得的氨基修饰的纳米纤维素纤维与水混合，超声使其分散均匀，再加入没食子酸，然后按顺序加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应，反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，所得产品即为富含酚羟基型纳米纤
3+ ‑10 3+
维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L，实现了对Fe 的痕量检测；所述羧基化纳米纤维素纤维、聚乙烯亚胺、没食子酸的添加量比例为1.0～5.0g:2.0～10.0g:1.0～5.0g。
3+ ‑10 3+
维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L，实现了对Fe 的痕量检测；所述羧基化纳米纤维素纤维、聚乙烯亚胺、没食子酸的添加量比例为1.0～5.0g:2.0～10.0g:1.0～5.0g。
[0021] 具体地，所述步骤S3递推式纳米纤维基检测材料的制备具体操作为：将富含酚羟基型纳米纤维基检测材料均匀分散于水中，制备浓度为0.1mg/mL的富含酚羟基型纳米纤维3+
基检测材料储备液，将富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液和不同浓度的Fe 水溶液按体积比1:5～5:1的比例混合后，室温下测试混合液在196nm处的紫外吸收强度，计算得到
3+
富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，原位制得递推式纳米纤维基检测材
3+
料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶，控制不同的Fe 水溶液浓度，可调控富含酚羟基型纳米纤
3+
维基检测材料表面的Fe 富集量，从而调控对丁酰胆碱酯酶的检测限范围。
基检测材料储备液，将富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液和不同浓度的Fe 水溶液按体积比1:5～5:1的比例混合后，室温下测试混合液在196nm处的紫外吸收强度，计算得到
3+
富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，原位制得递推式纳米纤维基检测材
3+
料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶，控制不同的Fe 水溶液浓度，可调控富含酚羟基型纳米纤
3+
维基检测材料表面的Fe 富集量，从而调控对丁酰胆碱酯酶的检测限范围。
[0022] 具体地，所述步骤S4近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备具体操作为：将 20～40μL浓度为50～100mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物BuTCh溶液添加到96孔板中–1
的20～40μL浓度为4000～16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液中，在37℃下孵育30min，然后加入0.01～0.02g的递推式纳米纤维基检测材料，再孵育10min，最后将20～40μL浓度为5～10mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60～120μL浓度为10～20mmol/L的醋酸‑醋酸钠缓冲液与孔板中的溶液混合均匀，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，采用808nm近红外激光照射
3min，然后记录温度变化，通过温度变化判断丁酰胆碱酯酶的活性，近红外响应的温度越高，丁酰胆碱酯酶的活性越高。
的20～40μL浓度为4000～16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液中，在37℃下孵育30min，然后加入0.01～0.02g的递推式纳米纤维基检测材料，再孵育10min，最后将20～40μL浓度为5～10mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60～120μL浓度为10～20mmol/L的醋酸‑醋酸钠缓冲液与孔板中的溶液混合均匀，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料，采用808nm近红外激光照射
3min，然后记录温度变化，通过温度变化判断丁酰胆碱酯酶的活性，近红外响应的温度越高，丁酰胆碱酯酶的活性越高。
[0023] 具体地，所述步骤S5纳米纤维基多功能水凝胶的制备具体操作为：将近红外响应型纳米纤维基光热效应材料、肿瘤治疗药物和水溶性壳聚糖均匀地分散在水中，然后在室温搅拌条件下，加入海藻酸钠，制得纳米纤维基多功能水凝胶；其中近红外响应型纳米纤维基光热效应材料、水溶性壳聚糖、海藻酸钠、肿瘤治疗药物在水凝胶中的质量百分数分别为0.1～1 wt％、0.1～2wt％、0.001～0.01wt％、0.05～1wt％；所述的肿瘤治疗药物为阿霉素、姜黄素、莫西沙星、维罗非尼、喜树碱中的一种或者多种混合。
[0024] 所述的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料可应用于检测Fe3+浓度，对Fe3+的最低‑10检测限低至10 mol/L。
[0025] 所述的递推式纳米纤维基检测材料可应用于递推式检测丁酰胆碱酯酶活性，对丁‑1酰胆碱酯酶活性的检测限为5000至15000UL (包含在人体正常的活性范围内6900至–1
11000UL )。递推式纳米纤维基检测材料在检测丁酰胆碱酯活性时，利用碘代丁硫胆碱碘化
3+
物的丁酰胆碱酯酶的酶解产物噻胆碱将富集在递推式纳米纤维基检测材料表面的Fe 还原
2+
为Fe ，再与铁氰化钾溶液在酸性条件下反应，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，普鲁士蓝纳米颗粒在近红外光区域具有高吸收性，采用808nm近红外激光照射实现温度变化，通过温度变化判断丁酰胆碱酯酶的活性。
11000UL )。递推式纳米纤维基检测材料在检测丁酰胆碱酯活性时，利用碘代丁硫胆碱碘化
3+
物的丁酰胆碱酯酶的酶解产物噻胆碱将富集在递推式纳米纤维基检测材料表面的Fe 还原
2+
为Fe ，再与铁氰化钾溶液在酸性条件下反应，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，普鲁士蓝纳米颗粒在近红外光区域具有高吸收性，采用808nm近红外激光照射实现温度变化，通过温度变化判断丁酰胆碱酯酶的活性。
[0026] 所述的纳米纤维基多功能水凝胶可应用于抗癌药物递送以及肿瘤治疗，该水凝胶的药物负载量可控且最高载药量可达600mg/g，在24h内的药物缓释率为50％，在48h内的药物缓释率为95％，可以制备成注射型水凝胶和用于伤口治疗的水凝胶，可通过近红外响应实现药物的控释，实现对体内、外肿瘤的光热化学治疗。
[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0028] (1)本发明制备的纳米纤维素纤维基多功能材料在检测Fe3+之后能生成并能递推式检测丁酰胆碱酯酶活性性能，在检测丁酰胆碱酯酶活性性能之后，进一步生成具有近红外光热转化的材料并应用于肿瘤的光热治疗，同时具备优异的抗癌药物负载容量，赋予了材料化学治疗性能。该材料递进式的多级利用机制大大提升了材料的利用率。
[0029] (2)本发明是在羧基化纳米纤维素纤维上接枝具有高氨基密度的聚乙烯亚胺，是通过纳米纤维素纤维的羧基和聚乙烯亚胺的氨基酰胺化反应进行的，同时通过利用其氨基与没食子酸的羧基反应，引入酚羟基，所以本发明对聚乙烯亚胺的氨基反应程度是调控检3+
测Fe 灵敏度和检测下限的关键，对没食子酸的加入量的调控是对丁酰胆碱酯酶的检测限的关键。
测Fe 灵敏度和检测下限的关键，对没食子酸的加入量的调控是对丁酰胆碱酯酶的检测限的关键。
[0030] (3)本发明利用纳米纤维素纤维独特的化学物理特性巧妙地赋予抗肿瘤药物载体近红外光热性能，在具备高的抗肿瘤药物容量提升化学治疗效率的同时利用光热治疗实现对肿瘤的协调杀灭。
具体实施方式
[0031] 实施例1
[0032] S1.羧基化纳米纤维素纤维的制备：将2.0g漂白蔗渣纸浆纤维(绝干浆)加入至200 mL去离子水中，充分搅拌至纤维素在水中分散均匀。按顺序分别加入0.032g TEMPO(0.1 mmol/g)、2.0g NaBr(1mmol/g)，再加入3.55mL NaClO(6mmol/g)。然后在室温下进行磁性搅拌4h，用0.5M NaOH调节反应体系pH为10，直到反应体系的pH值保持不变，即为反应的终点。加入5mL无水乙醇终止反应。将产品离心，反复用蒸馏水清洗，直至上清液为中性，冷冻干燥，所得产物即为羧基化纳米纤维素纤维，其羧基含量为1.4mmol/g。
[0033] S2.富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备：向锥形瓶中加入1.0g羧基化纳米纤维素纤维，再加入300mL去离子水，超声10min，使其均匀分散；然后按顺序加入1.0g的1‑(3‑ 二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，再加入2.0g聚乙烯亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，所得产品为氨基修饰的纳米纤维素纤维；将上述所得的氨基修饰的纳米纤维素纤维与300mL的去离子水混合，超声10min，使其均匀分散，再加入1.0g没食子酸，然后按顺序加入1.0g的1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和1.0 g的N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性。所得产品即为富含酚羟基型纳米纤维基
3+ ‑10
检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L。
3+ ‑10
检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L。
[0034] S3.递推式纳米纤维基检测材料的制备：将10mg的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料均匀分散于100mL水溶液中，制备0.1mg/mL的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备3+
液。将上述富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液和不同浓度的Fe 水溶液按体积比1:5的比例混合后，室温下测试混合液在196nm处的紫外吸收强度，计算得到富含酚羟基型纳米
3+ 3+
纤维基检测材料表面的Fe 富集量；同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶。
液。将上述富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液和不同浓度的Fe 水溶液按体积比1:5的比例混合后，室温下测试混合液在196nm处的紫外吸收强度，计算得到富含酚羟基型纳米
3+ 3+
纤维基检测材料表面的Fe 富集量；同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶。
[0035] S4.近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备：将20μL的50mmol/L底物碘代‑1丁硫胆碱碘化物BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL的浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶 BuChE溶液中。在37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育10min。最后，将20μL 5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL 10 mmol/L的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
[0036] 采用实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料检测Fe3+：将Fe(NO3)3‑3 3+ ‑3(40.4 mg)溶于100mL去离子水中，制备10 mol/L Fe 水溶液，然后再将浓度为10 mol/L的
3+ ‑4 ‑11
Fe 水溶液逐级稀释至10 ～10 mol/L。将0.01g富含酚羟基型纳米纤维基检测材料装填
3+
到吸附柱中，然后在10min内将1L不同浓度的Fe 水溶液通过吸附柱，并记录颜色变化。在检
3+ ‑11
测过程中，当Fe 水溶液的浓度在10 mol/L的时候，材料仍旧显示出原本的浅黄色；进一步
3+ ‑10 3+
将Fe 水溶液的浓度提升至10 mol/L，材料由原本的浅黄色变成浅紫色；随着Fe 水溶液‑10 ‑4
的浓度从10 mol/L提升至10 mol/L，材料的浅紫色也逐渐加深成深紫色。因此，可以说明
3+ ‑10
实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料对Fe 的最低检测限可为10 mol/L。
3+ ‑4 ‑11
Fe 水溶液逐级稀释至10 ～10 mol/L。将0.01g富含酚羟基型纳米纤维基检测材料装填
3+
到吸附柱中，然后在10min内将1L不同浓度的Fe 水溶液通过吸附柱，并记录颜色变化。在检
3+ ‑11
测过程中，当Fe 水溶液的浓度在10 mol/L的时候，材料仍旧显示出原本的浅黄色；进一步
3+ ‑10 3+
将Fe 水溶液的浓度提升至10 mol/L，材料由原本的浅黄色变成浅紫色；随着Fe 水溶液‑10 ‑4
的浓度从10 mol/L提升至10 mol/L，材料的浅紫色也逐渐加深成深紫色。因此，可以说明
3+ ‑10
实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料对Fe 的最低检测限可为10 mol/L。
[0037] 采用本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料递推式检测丁酰胆碱酯活性：‑1 ‑1
首先制备16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液，然后再将浓度为16000UL 的丁酰胆碱酯酶‑1
溶液逐级稀释至4000至15000UL 。将20μL浓度为50mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物 ‑1
BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶溶液中，在 37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育10min。
最后，将20μL浓度为5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL浓度为10mmol/L 的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。在检测
2
过程中，将超纯水作为空白对照组，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，超纯‑1
水的温度变化为5.3±0.5℃；当丁酰胆碱酯酶溶液浓度在4000UL 的时候，在用808nm近红
2
外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为5.5℃，与超纯水组结果一致；将丁酰胆碱酯酶‑1 2
溶液浓度提升至5000UL ，在用808nm近红外激光(1.0 W/cm)照射3分钟后，温度变化为8.4‑1 2
℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至6000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟‑1
后，温度变化为11.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至8000UL ，在用808nm近红外激光
2 ‑1
(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 16.4℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至10000UL ，
2
在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为22.3℃；将丁酰胆碱酯酶溶液‑1 2
浓度提升至12000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为24.8‑1 2
℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至14000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分‑1
钟后，温度变化为 25.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至15000UL ，在用808nm近红外激
2
光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为26.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至16000UL‑1 2
，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为26.2℃。由此可得，本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料对丁酰胆碱酯酶活性的最低检测限为5000至‑1
15000UL 。
首先制备16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液，然后再将浓度为16000UL 的丁酰胆碱酯酶‑1
溶液逐级稀释至4000至15000UL 。将20μL浓度为50mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物 ‑1
BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶溶液中，在 37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育10min。
最后，将20μL浓度为5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL浓度为10mmol/L 的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。在检测
2
过程中，将超纯水作为空白对照组，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，超纯‑1
水的温度变化为5.3±0.5℃；当丁酰胆碱酯酶溶液浓度在4000UL 的时候，在用808nm近红
2
外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为5.5℃，与超纯水组结果一致；将丁酰胆碱酯酶‑1 2
溶液浓度提升至5000UL ，在用808nm近红外激光(1.0 W/cm)照射3分钟后，温度变化为8.4‑1 2
℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至6000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟‑1
后，温度变化为11.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至8000UL ，在用808nm近红外激光
2 ‑1
(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 16.4℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至10000UL ，
2
在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为22.3℃；将丁酰胆碱酯酶溶液‑1 2
浓度提升至12000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为24.8‑1 2
℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至14000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分‑1
钟后，温度变化为 25.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至15000UL ，在用808nm近红外激
2
光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为26.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至16000UL‑1 2
，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为26.2℃。由此可得，本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料对丁酰胆碱酯酶活性的最低检测限为5000至‑1
15000UL 。
[0038] S5.纳米纤维基多功能水凝胶的制备：首先将600mg的阿霉素、100mg近红外响应型纳米纤维基光热响应材料与120mL浓度为25g/L水溶性壳聚糖水溶液混合均匀，再加入15 mL浓度1g/L的海藻酸钠，将以上几种物质交联成水凝胶，制备阿霉素负载量为600mg/g 的纳米纤维基多功能水凝胶。取0.1g的纳米纤维基多功能水凝胶加进于含有20mL磷酸盐缓冲溶液的锥形瓶中，并置于37℃的恒温水浴摇床，在同一时间间隔内，从锥形烧瓶中取出5.0mL溶液，并加入5.0mL新的磷酸盐缓冲溶液，整个取样时间持续48小时。然后用紫外分光光度计检测溶液中480nm波长的阿霉素释放浓度。本实施例1制备的纳米纤维基多功能水凝胶在24h的阿霉素释放率为50％，在48h的缓释率为95％。
[0039] 采用本实施例1制备的纳米纤维基多功能水凝胶用于体内肿瘤治疗：首先将BALB/C裸鼠(4至5周龄雌性小鼠)的左前腿皮下注射100μL人乳腺癌细胞(McF‑7)在磷酸盐缓冲盐8
水溶液中(浓度为5×10个/ml)。每天用游标卡尺监测小鼠的体重和肿瘤生长以进行进一步治疗。大约12天后，当小鼠的肿瘤长度达到约5毫米时，进行治疗实验。为评价光热和化学联合治疗的疗效，将含肿瘤的BALB/C小鼠皮下注射200μL本实施例1制备的纳米纤维基多功‑1
能水凝胶。30min后，用808nm激光(1.0W/cm ,30min)局部照射小鼠。在治疗过程中，捕获肿瘤的热图像。测量照射前后小鼠的体重和肿瘤质量，评价治疗效果和毒性，连续监测12天。
经过12天的治疗后，BALB/C裸鼠的肿瘤的质量由0.73g下降至0.12g，证明了本实施例1制备的纳米纤维基多功能水凝胶具有优异的体内肿瘤治疗性能。
水溶液中(浓度为5×10个/ml)。每天用游标卡尺监测小鼠的体重和肿瘤生长以进行进一步治疗。大约12天后，当小鼠的肿瘤长度达到约5毫米时，进行治疗实验。为评价光热和化学联合治疗的疗效，将含肿瘤的BALB/C小鼠皮下注射200μL本实施例1制备的纳米纤维基多功‑1
能水凝胶。30min后，用808nm激光(1.0W/cm ,30min)局部照射小鼠。在治疗过程中，捕获肿瘤的热图像。测量照射前后小鼠的体重和肿瘤质量，评价治疗效果和毒性，连续监测12天。
经过12天的治疗后，BALB/C裸鼠的肿瘤的质量由0.73g下降至0.12g，证明了本实施例1制备的纳米纤维基多功能水凝胶具有优异的体内肿瘤治疗性能。
[0040] 实施例2
[0041] S1.羧基化纳米纤维素纤维的制备：将2.0g漂白蔗渣纸浆纤维(绝干浆)加入至200mL 去离子水中，充分搅拌至纤维素在水中分散均匀。按顺序分别加入0.032g TEMPO(0.1 mmol/g)、2.0g NaBr(1mmol/g)，再加入3.55mL NaClO(6mmol/g)。然后在室温下进行磁性搅拌4h，用0.5M NaOH调节反应体系pH为10，直到反应体系的pH值保持不变，即为反应的终点。加入5mL无水乙醇终止反应。将产品离心，反复用蒸馏水清洗，直至上清液为中性，冷冻干燥，所得产物即为羧基化纳米纤维素，其羧基含量为1.4mmol/g。
[0042] S2.富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备：向锥形瓶中加入1.0g羧基化纳米纤维素纤维，再加入300mL去离子水，超声10min，使其均匀分散；然后按顺序加入1.0g的1‑ (3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，再加入2.0g聚乙烯亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，所得产品为氨基修饰的纳米纤维素纤维；将上述所得的氨基修饰的纳米纤维素纤维与300mL的去离子水混合，超声10min，使其均匀分散，再加入1.0g没食子酸，然后按顺序加入1.0g的1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和
1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性。所得产品即为富含酚羟基型纳米纤
3+ ‑10 3+ ‑
维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L，其对Fe 的最低检测限可为 10
10
mol/L。
1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性。所得产品即为富含酚羟基型纳米纤
3+ ‑10 3+ ‑
维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L，其对Fe 的最低检测限可为 10
10
mol/L。
[0043] S3.递推式纳米纤维基检测材料的制备：将10mg的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料均匀分散于100mL水溶液中，制备0.1mg/mL的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液。将上述富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液和不同浓度的Fe3+水溶液按体积比1：4的比例混合后，室温下测试混合液在196nm处的紫外吸收强度，计算得到富含酚羟基型纳
3+ 3+
米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，；同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式的纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶。
3+ 3+
米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，；同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式的纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶。
[0044] S4.近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备：将20μL的50mmol/L底物碘代‑1丁硫胆碱碘化物BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL的浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶 BuChE溶液中。在37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式的纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育10min。最后，将20μL 5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL 10mmol/L的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在纳米纤维表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
[0045] 采用实施例2制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料检测Fe3+：将Fe(NO3)3‑3 3+ ‑3(40.4 mg)溶于100mL去离子水中，制备10 mol/L Fe 水溶液，然后再将浓度为10 mol/L的
3+ ‑4 ‑11
Fe 水溶液逐级稀释至10 ～10 mol/L。将0.01g富含酚羟基型纳米纤维基检测材料装填到吸附柱中，然后在10min内将1L不同浓度的Fe3+水溶液通过吸附柱，并记录颜色变化。在
3+ ‑11
检测过程中，当Fe 水溶液的浓度在10 mol/L的时候，材料仍旧显示出原本的浅黄色；进一
3+ ‑10 3+
步将Fe 水溶液的浓度提升至10 mol/L，材料由原本的浅黄色变成浅紫色；随着Fe 水溶‑10 ‑4
液的浓度从10 mol/L提升至10 mol/L，材料的浅紫色也逐渐加深成深紫色。因此，可以说
3+ ‑10
明实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料对Fe 的最低检测限可为10 mol/L。
3+ ‑4 ‑11
Fe 水溶液逐级稀释至10 ～10 mol/L。将0.01g富含酚羟基型纳米纤维基检测材料装填到吸附柱中，然后在10min内将1L不同浓度的Fe3+水溶液通过吸附柱，并记录颜色变化。在
3+ ‑11
检测过程中，当Fe 水溶液的浓度在10 mol/L的时候，材料仍旧显示出原本的浅黄色；进一
3+ ‑10 3+
步将Fe 水溶液的浓度提升至10 mol/L，材料由原本的浅黄色变成浅紫色；随着Fe 水溶‑10 ‑4
液的浓度从10 mol/L提升至10 mol/L，材料的浅紫色也逐渐加深成深紫色。因此，可以说
3+ ‑10
明实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料对Fe 的最低检测限可为10 mol/L。
[0046] 采用本实施例2制备的递推式纳米纤维基检测材料递推式检测丁酰胆碱酯活性：‑1 ‑1
首先制备16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液，然后再将浓度为16000UL 的丁酰胆碱酯酶‑1
溶液逐级稀释至4000至15000UL 。将20μL浓度为50mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物 ‑1
BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶溶液中，在 37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式的纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育
10min。最后，将20μL浓度为5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL浓度为10mmol/L 的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
2
在检测过程中，将超纯水作为空白对照组，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟‑1
后，超纯水的温度变化为5.3±0.5℃；当丁酰胆碱酯酶溶液浓度在4000UL 的时候，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为5.2℃，与超纯水组结果一致；将丁‑1 2
酰胆碱酯酶溶液浓度提升至5000UL ，在用808nm近红外激光(1.0 W/cm)照射3分钟后，温‑1
度变化为7.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至6000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/
2 ‑1
cm )照射3分钟后，温度变化为10.3℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至8000UL ，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 14.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度‑1 2
提升至10000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为18.9℃；将‑1 2
丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至12000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，‑1
温度变化为22.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至14000UL ，在用808nm近红外激光
2 ‑1
(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 22.5℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至15000UL ，
2
在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为22.9℃；将丁酰胆碱酯酶溶液‑1 2
浓度提升至16000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为23.0℃。由此可得，本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料对丁酰胆碱酯酶活性的最低检‑1
测限为5000至15000UL 。
首先制备16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液，然后再将浓度为16000UL 的丁酰胆碱酯酶‑1
溶液逐级稀释至4000至15000UL 。将20μL浓度为50mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物 ‑1
BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶溶液中，在 37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式的纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育
10min。最后，将20μL浓度为5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL浓度为10mmol/L 的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
2
在检测过程中，将超纯水作为空白对照组，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟‑1
后，超纯水的温度变化为5.3±0.5℃；当丁酰胆碱酯酶溶液浓度在4000UL 的时候，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为5.2℃，与超纯水组结果一致；将丁‑1 2
酰胆碱酯酶溶液浓度提升至5000UL ，在用808nm近红外激光(1.0 W/cm)照射3分钟后，温‑1
度变化为7.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至6000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/
2 ‑1
cm )照射3分钟后，温度变化为10.3℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至8000UL ，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 14.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度‑1 2
提升至10000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为18.9℃；将‑1 2
丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至12000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，‑1
温度变化为22.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至14000UL ，在用808nm近红外激光
2 ‑1
(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 22.5℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至15000UL ，
2
在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为22.9℃；将丁酰胆碱酯酶溶液‑1 2
浓度提升至16000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为23.0℃。由此可得，本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料对丁酰胆碱酯酶活性的最低检‑1
测限为5000至15000UL 。
[0047] S5.纳米纤维基多功能水凝胶的制备：首先将500mg的阿霉素、100mg近红外响应型纳米纤维基光热响应材料与160mL浓度为25g/L水溶性壳聚糖水溶液混合均匀，再加入20 mL浓度1g/L的海藻酸钠，将以上几种物质交联成水凝胶，制备阿霉素负载量为500mg/g 的纳米纤维基多功能水凝胶。取0.1g的纳米纤维基多功能水凝胶加进于含有20mL磷酸盐缓冲溶液的锥形瓶中，并置于37℃的恒温水浴摇床，在同一时间间隔内，从锥形烧瓶中取出5.0mL溶液，并加入5.0mL新的磷酸盐缓冲溶液，整个取样时间持续48小时。然后用紫外分光光度计检测溶液中480nm波长的阿霉素释放浓度。本实施例2制备的纳米纤维基多功能水凝胶在24h的阿霉素释放效率为48.8％，在48h的缓释率为93.5％。
[0048] 采用本实施例2制备的纳米纤维基多功能水凝胶用于体内肿瘤治疗：首先将BALB/C裸鼠(4至5周龄雌性小鼠)的左前腿皮下注射100μL人乳腺癌细胞(McF‑7)在磷酸盐缓冲盐8
水溶液中(浓度为5×10个/ml)。每天用游标卡尺监测小鼠的体重和肿瘤生长以进行进一步治疗。大约12天后，当小鼠的肿瘤长度达到约5毫米时，进行治疗实验。为评价光热和化学联合治疗的疗效，将含肿瘤的BALB/C小鼠皮下注射200μL本实施例2制备的纳米纤维基多功‑1
能水凝胶。30min后，用808nm激光(1.0W/cm ,30min)局部照射小鼠。在治疗过程中，捕获肿瘤的热图像。测量照射前后小鼠的体重和肿瘤质量，评价治疗效果和毒性，连续监测12d。经过12天的治疗后，BALB/C裸鼠的肿瘤的质量由0.82g下降至0.15g，证明了本实施例2制备的纳米纤维基多功能水凝胶具有优异的体内肿瘤治疗性能。
水溶液中(浓度为5×10个/ml)。每天用游标卡尺监测小鼠的体重和肿瘤生长以进行进一步治疗。大约12天后，当小鼠的肿瘤长度达到约5毫米时，进行治疗实验。为评价光热和化学联合治疗的疗效，将含肿瘤的BALB/C小鼠皮下注射200μL本实施例2制备的纳米纤维基多功‑1
能水凝胶。30min后，用808nm激光(1.0W/cm ,30min)局部照射小鼠。在治疗过程中，捕获肿瘤的热图像。测量照射前后小鼠的体重和肿瘤质量，评价治疗效果和毒性，连续监测12d。经过12天的治疗后，BALB/C裸鼠的肿瘤的质量由0.82g下降至0.15g，证明了本实施例2制备的纳米纤维基多功能水凝胶具有优异的体内肿瘤治疗性能。
[0049] 实施例3
[0050] S1.羧基化纳米纤维素纤维的制备：将2.0g漂白蔗渣纸浆纤维(绝干浆)加入至200 mL去离子水中，充分搅拌至纤维素在水中分散均匀。按顺序分别加入0.032g TEMPO(0.1 mmol/g)、2.0g NaBr(1mmol/g)，再加入3.55mL NaClO(6mmol/g)。然后在室温下进行磁性搅拌4h，用0.5M NaOH调节反应体系pH为10，直到反应体系的pH值保持不变，即为反应的终点。加入5mL无水乙醇终止反应。将产品离心，反复用蒸馏水清洗，直至上清液为中性，冷冻干燥，所得产物即为羧基化纳米纤维素，其羧基含量为1.4mmol/g。
[0051] S2.富含酚羟基型纳米纤维基检测材料的制备：向锥形瓶中加入1.0g羧基化纳米纤维素纤维，再加入300mL去离子水，超声10min，使其均匀分散；然后按顺序加入1.0g的1‑ (3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，再加入2.0g聚乙烯亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性，所得产品为氨基修饰的纳米纤维素纤维；将上述所得的氨基修饰的纳米纤维素纤维与300mL的去离子水混合，超声10min，使其均匀分散，再加入1.0g没食子酸，然后按顺序加入1.0g的1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和
1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性。所得产品即为富含酚羟基型纳米纤
3+ ‑10 3+ ‑
维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L，其对Fe 的最低检测限可为 10
10
mol/L。
1.0g的N‑羟基琥珀酰亚胺，混合均匀后，室温搅拌反应24h。反应结束后，将产物离心，去掉上清液，用去离子水反复洗涤沉淀，直到洗涤液为中性。所得产品即为富含酚羟基型纳米纤
3+ ‑10 3+ ‑
维基检测材料，其对Fe 的最低检测限可低至10 mol/L，其对Fe 的最低检测限可为 10
10
mol/L。
[0052] S3.递推式的纳米纤维基检测材料的制备：将10mg的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料均匀分散于100mL水溶液中，制备0.1mg/mL的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液。将上述富含酚羟基型纳米纤维基检测材料储备液和不同浓度的Fe3+水溶液按体积比1： 4的比例混合后，室温下测试混合液在196nm处的紫外吸收强度，计算得到富含酚羟基型
3+ 3+
纳米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，；同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式的纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶。
3+ 3+
纳米纤维基检测材料表面的Fe 富集量，；同时将Fe 富集在富含酚羟基型纳米纤维基检测材料表面，原位制得递推式的纳米纤维基检测材料，可进一步检测丁酰胆碱酯酶。
[0053] S4.近红外响应型纳米纤维基光热效应材料的制备：将20μL的50mmol/L底物碘代‑1丁硫胆碱碘化物BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL的浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶 BuChE溶液中。在37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式的纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育10min。最后，将20μL 5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL 10mmol/L的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在纳米纤维表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
[0054] 采用实施例3制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料检测Fe3+：将Fe(NO3)3‑3 3+ ‑3(40.4 mg)溶于100mL去离子水中，制备10 mol/L Fe 水溶液，然后再将浓度为10 mol/L的
3+ ‑4 ‑11
Fe 水溶液逐级稀释至10 ～10 mol/L。将0.01g富含酚羟基型纳米纤维基检测材料装填到吸附柱中，然后在10min内将1L不同浓度的Fe3+水溶液通过吸附柱，并记录颜色变化。在
3+ ‑11
检测过程中，当Fe 水溶液的浓度在10 mol/L的时候，材料仍旧显示出原本的浅黄色；进一
3+ ‑10 3+
步将Fe 水溶液的浓度提升至10 mol/L，材料由原本的浅黄色变成浅紫色；随着Fe 水溶‑10 ‑4
液的浓度从10 mol/L提升至10 mol/L，材料的浅紫色也逐渐加深成深紫色。因此，可以说
3+ ‑10
明实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料对Fe 的最低检测限可为10 mol/L。
3+ ‑4 ‑11
Fe 水溶液逐级稀释至10 ～10 mol/L。将0.01g富含酚羟基型纳米纤维基检测材料装填到吸附柱中，然后在10min内将1L不同浓度的Fe3+水溶液通过吸附柱，并记录颜色变化。在
3+ ‑11
检测过程中，当Fe 水溶液的浓度在10 mol/L的时候，材料仍旧显示出原本的浅黄色；进一
3+ ‑10 3+
步将Fe 水溶液的浓度提升至10 mol/L，材料由原本的浅黄色变成浅紫色；随着Fe 水溶‑10 ‑4
液的浓度从10 mol/L提升至10 mol/L，材料的浅紫色也逐渐加深成深紫色。因此，可以说
3+ ‑10
明实施例1制备的富含酚羟基型纳米纤维基检测材料对Fe 的最低检测限可为10 mol/L。
[0055] 采用本实施例3制备的递推式纳米纤维基检测材料递推式检测丁酰胆碱酯活性：‑1 ‑1
首先制备16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液，然后再将浓度为16000UL 的丁酰胆碱酯酶‑1
溶液逐级稀释至4000至15000UL 。将20μL浓度为50mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物 ‑1
BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶溶液中，在 37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式的纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育
10min。最后，将20μL浓度为5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL浓度为10mmol/L 的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
2
在检测过程中，将超纯水作为空白对照组，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟‑1
后，超纯水的温度变化为5.3±0.5℃；当丁酰胆碱酯酶溶液浓度在4000UL 的时候，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为5.2℃，与超纯水组结果一致；将丁‑1 2
酰胆碱酯酶溶液浓度提升至5000UL ，在用808nm近红外激光(1.0 W/cm)照射3分钟后，温‑1
度变化为7.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至6000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/
2 ‑1
cm )照射3分钟后，温度变化为10.3℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至8000UL ，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 14.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度‑1 2
提升至10000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为18.9℃；将‑1 2
丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至12000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，‑1
温度变化为22.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至14000UL ，在用808nm近红外激光
2 ‑1
(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 22.5℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至15000UL ，
2
在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为22.9℃；将丁酰胆碱酯酶溶液‑1 2
浓度提升至16000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为23.0℃。由此可得，本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料对丁酰胆碱酯酶活性的最低检‑1
测限为5000至15000UL 。
首先制备16000UL 的丁酰胆碱酯酶BuChE溶液，然后再将浓度为16000UL 的丁酰胆碱酯酶‑1
溶液逐级稀释至4000至15000UL 。将20μL浓度为50mmol/L的底物碘代丁硫胆碱碘化物 ‑1
BuTCh溶液添加在96孔板中的20μL浓度为4000‑16000UL 的丁酰胆碱酯酶溶液中，在 37℃下孵育30min。然后，将0.01g的递推式的纳米纤维基检测材料放入上述溶液中，再孵育
10min。最后，将20μL浓度为5mmol/L的K3[Fe(CN)6]溶液和60μL浓度为10mmol/L 的醋酸‑醋酸钠缓冲液(pH＝5.0)与上述孔板中的溶液均匀混合，并孵育15min，在递推式纳米纤维基检测材料表面原位生成普鲁士蓝纳米颗粒，制得近红外响应型纳米纤维基光热效应材料。
2
在检测过程中，将超纯水作为空白对照组，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟‑1
后，超纯水的温度变化为5.3±0.5℃；当丁酰胆碱酯酶溶液浓度在4000UL 的时候，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为5.2℃，与超纯水组结果一致；将丁‑1 2
酰胆碱酯酶溶液浓度提升至5000UL ，在用808nm近红外激光(1.0 W/cm)照射3分钟后，温‑1
度变化为7.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至6000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/
2 ‑1
cm )照射3分钟后，温度变化为10.3℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至8000UL ，在用
2
808nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 14.8℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度‑1 2
提升至10000UL ，在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为18.9℃；将‑1 2
丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至12000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm)照射3分钟后，‑1
温度变化为22.1℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至14000UL ，在用808nm近红外激光
2 ‑1
(1.0W/cm)照射3分钟后，温度变化为 22.5℃；将丁酰胆碱酯酶溶液浓度提升至15000UL ，
2
在用808nm近红外激光(1.0W/cm) 照射3分钟后，温度变化为22.9℃；将丁酰胆碱酯酶溶液‑1 2
浓度提升至16000UL ，在用808 nm近红外激光(1.0W/cm )照射3分钟后，温度变化为23.0℃。由此可得，本实施例1制备的递推式纳米纤维基检测材料对丁酰胆碱酯酶活性的最低检‑1
测限为5000至15000UL 。
[0056] S5.纳米纤维基多功能水凝胶的制备：首先将600mg的疏水性药物喜树碱、100mg近红外响应型纳米纤维基光热响应材料与120mL浓度为25g/L水溶性壳聚糖水溶液混合均匀，再加入15mL浓度1g/L的海藻酸钠，将以上几种物质交联成水凝胶，制备疏水性药物喜树碱负载量为600mg/g的纳米纤维基多功能水凝胶。取0.1g的纳米纤维基多功能水凝胶加进于含有20mL磷酸盐缓冲乙醇溶液的锥形瓶中，并置于37℃的恒温水浴摇床，在同一时间间隔内，从锥形烧瓶中取出5.0mL溶液，并加入5.0mL新的磷酸盐缓冲乙醇溶液，整个取样时间持续48小时。然后用紫外分光光度计检测溶液中254nm波长的喜树碱释放浓度。本实施例3制备的纳米纤维基多功能水凝胶在24h的喜树碱释放效率为30.4％，在48h的缓释率为83.2％。
[0057] 采用本实施例3制备的纳米纤维基多功能水凝胶用于体内肿瘤治疗：首先将BALB/C裸鼠(4至5周龄雌性小鼠)的左前腿皮下注射100μL人乳腺癌细胞(McF‑7)在磷酸盐缓冲盐8
水溶液中(浓度为5×10个/ml)。每天用游标卡尺监测小鼠的体重和肿瘤生长以进行进一步治疗。大约12天后，当小鼠的肿瘤长度达到约5毫米时，进行治疗实验。为评价光热和化学联合治疗的疗效，将含肿瘤的BALB/C小鼠皮下注射200μL本实施例3制备的纳米纤维基多功‑1
能水凝胶。30min后，用808nm激光(1.0W/cm ,30min)局部照射小鼠。在治疗过程中，捕获肿瘤的热图像。测量照射前后小鼠的体重和肿瘤质量，评价治疗效果和毒性，连续监测12d。经过12天的治疗后，BALB/C裸鼠的肿瘤的质量由0.81g下降至0.23g，证明了本实施例3制备的纳米纤维基多功能水凝胶具有优异的体内肿瘤治疗性能。
水溶液中(浓度为5×10个/ml)。每天用游标卡尺监测小鼠的体重和肿瘤生长以进行进一步治疗。大约12天后，当小鼠的肿瘤长度达到约5毫米时，进行治疗实验。为评价光热和化学联合治疗的疗效，将含肿瘤的BALB/C小鼠皮下注射200μL本实施例3制备的纳米纤维基多功‑1
能水凝胶。30min后，用808nm激光(1.0W/cm ,30min)局部照射小鼠。在治疗过程中，捕获肿瘤的热图像。测量照射前后小鼠的体重和肿瘤质量，评价治疗效果和毒性，连续监测12d。经过12天的治疗后，BALB/C裸鼠的肿瘤的质量由0.81g下降至0.23g，证明了本实施例3制备的纳米纤维基多功能水凝胶具有优异的体内肿瘤治疗性能。